本發(fā)明屬于機(jī)械制造及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種切削力自感知的梯度壓電陶瓷智能切削刀具裝置。

背景技術(shù)：

目前，切削力的測(cè)量和監(jiān)測(cè)主要采用傳統(tǒng)的切削測(cè)力儀裝置。切削測(cè)力儀作為目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛和通用的測(cè)力手段有其優(yōu)點(diǎn)，也有一些缺點(diǎn)，首先，切削力測(cè)量裝置的介入勢(shì)必會(huì)降低加工系統(tǒng)的剛度，影響機(jī)床的整體動(dòng)態(tài)性能。其次，受切削力測(cè)量裝置體積的影響，在使用時(shí)需要改變機(jī)床的原有部件，不利于使用安裝，限制了其在精密加工工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。

對(duì)集成化刀具系統(tǒng)研究，實(shí)現(xiàn)了刀具系統(tǒng)從末端執(zhí)行器到感知-執(zhí)行器的轉(zhuǎn)變，但仍然受到一些自身性能的限制，如質(zhì)量問題、切削力相互耦合的問題、信號(hào)傳輸問題、靈敏度問題以及動(dòng)態(tài)特性的問題等。這些問題直接限制了集成化刀具的應(yīng)用，難以滿足超精密切削中微小切削力的持續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與切削力控制和參數(shù)優(yōu)化的通用性要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種切削力自感知的梯度壓電陶瓷智能切削刀具裝置，可以很好的解決超精密加工領(lǐng)域切削過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)問題，促進(jìn)自適應(yīng)智能加工技術(shù)的發(fā)展。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其特征是包括有梯度壓電陶瓷刀片1、方形截面刀桿2、高溫屏蔽信號(hào)線4、信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換以及無線發(fā)射電路集成模塊6、信號(hào)無線傳輸7和信號(hào)接收和處理系統(tǒng)8，梯度壓電陶瓷刀片1選用對(duì)切削力作用下產(chǎn)生的相應(yīng)應(yīng)變進(jìn)行實(shí)時(shí)感知的、通過分層裝填、熱壓燒結(jié)技術(shù)制備的梯度壓電陶瓷刀具材料,梯度壓電陶瓷刀片1安裝在方形截面刀桿2最前端的凹槽內(nèi)，方形截面刀桿2沿軸向制有刀桿中心孔3，刀桿中心孔3的直徑≤5mm，方形截面刀桿2的前端制有與刀桿中心孔3連通的導(dǎo)線孔5，高溫屏蔽信號(hào)線4的一端與梯度壓電陶瓷刀片1的電極連接在一起，其另一端通過導(dǎo)線孔5和刀桿中心孔3與安裝在刀桿中心孔3后端的信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換以及無線發(fā)射電路集成模塊6相連接，信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換以及無線發(fā)射電路集成模塊6將采集到的電信號(hào)通過無線傳輸7傳輸至信號(hào)接收和處理系統(tǒng)8，信號(hào)接收和處理系統(tǒng)8通過無線接收電路接收數(shù)據(jù)，傳輸給單片機(jī)，再通過串行通信方式將數(shù)據(jù)送入上位機(jī)，上位機(jī)通過軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償、解耦等運(yùn)算處理之后，通過顯示器顯示出各向切削力信息。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)及積極效果是：（1）刀片采用梯度壓電陶瓷材料，可以實(shí)現(xiàn)切削力的實(shí)時(shí)感知，且靈敏度高。（2）信號(hào)采用無線傳輸，可以克服動(dòng)態(tài)切削力無法用有線傳輸?shù)娜毕?。?）刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成化程度高，切削力耦合小、靈敏度和檢測(cè)精度高。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1~梯度壓電陶瓷刀片，2~方形截面刀桿，3~刀桿中心孔，4~高溫屏蔽信號(hào)線，5~導(dǎo)線孔，6~信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換以及無線發(fā)射電路集成模塊，7~信號(hào)無線傳輸，8~信號(hào)接收和處理系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

將本發(fā)明切削力自感知的梯度壓電陶瓷智能刀具固定安裝在加工機(jī)床上，當(dāng)進(jìn)行切削加工時(shí)，梯度壓電陶瓷刀片1所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)信號(hào)通過高溫屏蔽信號(hào)線4傳輸給信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換以及無線發(fā)射電路集成模塊6，經(jīng)過信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換處理的信號(hào)通過信號(hào)無線傳輸7傳輸給信號(hào)接收和處理系統(tǒng)8，再傳輸給與其連接的單片機(jī)和上位機(jī)，上位機(jī)通過對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償、解耦等運(yùn)算處理之后，再通過顯示器顯示出各向切削力的信息。